Gua para la elaboracin de

Laboratorio 3Tiempo de reaccin

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Resumen

Laureano Gmez Zabala1Cristian Bayardo Roa Roa2Vivian Herrera Ardila31Estudiante de Especializacin en Bioingeniera de la Universidad Distrital.2Estudiante de Especializacin en Bioingeniera de la Universidad Distrital..3Estudiante de Especializacin en Bioingeniera de la Universidad Distrital..A lo largo de la historia, la humanidad ha buscado tcnicas que le permitan identificar y diagnosticar anomalas en el cuerpo humano. Entre las enfermedades ms difciles de diagnosticar se encuentran las que afectan al sistema nervioso y muscular, razn por la cual se han desarrollado diferentes tecnologas como la electromiografa, que permite a travs de la actividad elctrica de los potenciales de accin en las clulas nerviosas y musculares, detectar el comportamiento y alteraciones en el sistema nervio muscular.En este documento se presenta un anlisis de los resultados obtenidos en la prctica de laboratorio sobre electromiografa realizada por estudiantes de la especializacin de bioingeniera en la Universidad Distrital Francisco Jos de Caldas, utilizando el software Cassy Lab 2, para mediciones de registro de curva en los msculos bceps y flexor.Palabras clave: Tiempo de reaccin lectromiograma, potencial de accin, msculo, nervio.Laboratory 3ElectromyographyAbstractAlong the history, the humanity has looked a lot of techniques allowing to identify and diagnose anomalies in the human body.Among the most difficult illnesses to diagnose are all those affecting the nervous and muscular system,reason for which have developed different technologies such as electromyography, which allows through the electrical activity of the action potentials in nervous and muscular cells, to find out the behavior and alterations in the muscular and nervous systems.In this document will find an analysis of the results obtained in the laboratory about electromyography performed by first grade students of the bioengineering specialization at University Distrital Francisco Jos de Caldas, using the Cassy Lab 2 software, to take measurements of record of curve at the biceps and flexor muscles.Key words:electromyogram, action potential, muscle, nerve.Introduccin La mayor parte de las actividades del sistema nervioso comienzan por una experiencia sensorial procedente de receptores visuales, auditivos, tctiles, cuando una persona tiene que realizar alguna accin en respuesta a un dado estmulo (visual, auditivo, tctil), transcurre un cierto tiempo entre la recepcin del estmulo y la ejecucin de la accin. Este intervalo de tiempo se conoce como tiempo de reaccin de una persona. Por definicin el tiempo de reaccin es la tardanza ms breve entre una respuesta simple que presenta los caracteres de una respuesta habitualmente voluntaria y una incitacin inicial que, casi siempre, adquiere la forma de un estmulo, estando ambas determinadas y fijadas por el operador y sin que existan entre ellas relaciones naturales algunas. ( Pieron, Chocholle y Leplat, 1972).

Esto puede suceder, por ejemplo, cuando una persona que conduce un vehculo tiene que frenar luego de visualizar un obstculo en el camino, o cuando un atleta en la lnea de partida debe decidir que empieza la carrera despus de que escucha la seal de largada dada por el juez de la competencia. Estas demoras en la reaccin estn reguladas por dos aspectos: El primero es el tiempo de trnsito del estmulo en los rganos sensible correspondientes (ojo, odo, gusto,etc.). El segundo tiene que ver con el tiempo que pasa entre los impulsos nerviosos y el movimiento de los msculos.

Sistema sensorial

Elsistema sensoriales parte delsistema nervioso, responsable de procesar la informacin sensorial. El sistema sensorial est formado porreceptores sensorialesy partes delcerebroinvolucradas en la recepcin sensorial. Los principales sistemas sensoriales son: lavista, elodo, eltacto, elgustoy elolfato.Elcampo receptivoes la parte especfica del mundo a la que un rgano y unas determinadas clulas del receptor responden. Por ejemplo, el campo receptivo de unojoes la parte del mundo que ste puede ver.

Organos sensorialesLosrganos sensorialesforman parte delsistema sensorialy sonrganosque sonsensiblesa varios tipos deenergaexistentes en el medio externo e interno, y la transforman enimpulsos nerviososque se transmiten alcerebrodonde son interpretados para obtener informacin del entorno y generar una respuesta adecuada. Hay rganos sensoriales externos que obtienen informacin del mundo exterior, como lalengua, lapiel, lanariz, losojos, elodo, etc. Al mismo tiempo, los seres vivos necesitan recibir informacin del funcionamiento de los rganos internos para propiciar el estado de equilibrio indispensable: la "homeostasis". [1].

Receptores

Los rganos sensoriales tienen distintos receptores sensoriales que se pueden clasificar segn la procedencia de los estmulos en este caso trataremos el exteroreceptores el cual involucra losojosy losodos y reciben estmulos externos como los cambios en el ambiente. Los receptores tambin se clasifican de acuerdo con el tipo de estmulo al que son sensibles como fotorreceptores que se estimulan por laluzy radiaciones.El sentido de la vista

Consiste en la habilidad de detectar la luz y de interpretarla. La visin es propia de los animales teniendo stos un sistema dedicado a ella llamado sistema visual. La visin artificial extiende la visin a las mquinas.La primera parte del sistema visual se encarga de formar la imagen ptica del estmulo visual en la retina. Esta es la funcin que cumplen la crnea y el cristalino del ojo.Las clulas de la retina forman el sistema sensorial del ojo. Las primeras en intervenir son los fotorreceptores, los cuales capturan la luz que incide sobre ellos. En el cerebro comienza el proceso de reconstruir las distancias, colores, movimientos y formas de los objetos que nos rodean. [1].

El tracto ptico, como tambin es llamado el nervio ptico ms all de quiasma ptico, viaja hacia el colculo superior, que es importante en la deteccin del movimiento, y tambin hacia el ncleo geniculado lateral. El ncleo geniculado lateral est organizado en seis capas que mantienen separada la informacin de los dos ojos; las clulas en NGL funcionan como clulas ganglionares. (Matlin, Margaret y Foley, 1996).

La corteza visual, que es responsable de los niveles ms elevados del procesamiento visual, se divide en tres porciones conocidas como reas 17, 18 y 19. Los mensajes neuronales provenientes del ncleo geniculado lateral llegan a la capa IV c del rea 17, que presenta un arreglo retinotpico. La corteza tiene tres clases de neuronas simples (que responden a lneas y bordes), complejas (que responden al movimiento) e hipercomplejas (que responden muy selectivamente). Las neuronas del rea 17 estn arregladas en columnas; en cada columna las neuronas tiene la as elevada tasa de respuestas a una lnea con una orientacin particular. Las clulas en la columna ascendente tienen la tasa ms elevada de respuestas a una lnea cuya orientacin ha cambiado aproximadamente 10 grados.Las reas 18 y 19 de la corteza visual reciben informacin proveniente del rea 17; transmiten esta informacin para un proceso visual ms complejo. El propsito del sistema visual es transformar la energa electromagntica del estmulo visual a energa nerviosa. La transduccin es el proceso de conversin de una forma de energa a otra y, por lo tanto, los rganos de los sentidos sirven como transductoresVelocidad de conduccion La velocidad de conduccin (propagacin) de los impulsos nerviosos se relaciona con el dimetro del axn y la presencia o ausencia de la vaina de. Adems, los axones transmiten los impulsos a mayor rapidez cuando estn calientes y a velocidad ms baja si estn fros, de modo que el enfriamiento localizado de un nervio puede retrasar tal conduccin.[2].

Los impulsos brincan intervalos largos a medida que la corriente fluye de un ndulo a otro en la conduccin saltatoria, por lo que viajan con velocidad mucho mayor que la posible con la conduccin continua en axones amielnicos de igual dimetro.

Los axones de dimetro grande conducen los impulsos con mayor rapidez que los dedimetro pequeo. Los primeros (con dimetro de5 a20 m) se llamanfibras Ay siempre son mielnicos. Las fibras A tienen perodo refractario absoluto breve y conducen los impulsos con velocidad de12 a130 m/s. Son de este tipo los axones de neuronas sensoriales que conducen impulsos relacionados con tacto, presin, posicin de articulaciones y algunas sensaciones trmicas, al igual que los de motoneuronas que transmiten impulsos a los msculos.

Las fibras Bposeen axones con dimetro de2 a3 m y perodo refractario absoluto un poco ms prolongado que el de las fibras A. Son mielnicas, con conduccin saltatoria a velocidades hasta de 15 m/s. Estas fibras transmiten impulsos sensoriales de las vsceras al encfalo y a la mdula espinal. Tambin estn presentes en las motoneuronas autnomas que se extienden desde el encfalo y a la mdula espinal hasta las estaciones de relevo del SNA llamadas ganglios autnomos.

Las fibras Cson las de axones con dimetros ms pequeo, de0.5 a1.5 m, y perodo refractario absoluto ms prolongado. La conduccin de impulsos en estas fibras tiene velocidad de0.5 a2 m/s. Se trata de axones amielnicos que transmiten impulsos sensoriales de dolor, tacto, presin, calor y fro provenientes de la piel, as como impulsos dolorosos de las vsceras.

MetodologaEn la prctica de laboratorio participaron ocho estudiantes de la Especializacin en Bioingeniera de la Universidad Distrital Francisco Jos de Caldas, de los cuales cuatro eran hombres y 4 mujeres. El propsito de la prctica de laboratorio es comparar los tiempos de reaccin segn la modalidad sensorial visual.

La toma de datos se realiz en unas condiciones idneas para la realizacin de las pruebas. El contexto experimental fue un lugar tranquilo, una mesa y una silla donde el sujeto estuviera cmodo frente al ordenador e iluminacin adecuada sin llegar a deslumbrar. El sujeto en posicin de sentado se encontraba frente a la pantalla del ordenador, situando a unos 50 cm., con el pulsador algo ms prximo, a una distancia de 39 cm. En nuestro estudio, cada sujeto realiz todo el proceso de medicin en una nica sesin. Antes de comenzar el experimento, se dio las instrucciones e informacin referente a la tarea que deba realizar, insistiendo en que la respuesta deba ser lo ms rpida posible tras la aparicin del estmulo.

La respuesta motora, al aparecer el estmulo, consisti en presionar el botn del pulsador, con el dedo ndice de la mano dominante, para evitar variaciones en el recorrido hacia el teclado.

Se toman medidas de cada una de las personas que participan en la actividad (desde columna vertebral, a la altura de la articulacin escapulohumoral, la longitud hasta la mitad del brazo. Luego se mide desde el mismo punto inicial la longitud hasta la mitad del muslo.).

Se fija una posicin inicial donde de estar la mano y el pie, para poder tomar las medidas adecuadas.

Se establecen los mismos parmetros de tiempo para cada una de las medidas a realizar.A continuacin se presentan las caractersticas fsicas de los participantes en la prctica de laboratorio:

Tabla 1.Caractersticas fsicas de los participantes NNOMBREEDADGNEROPESO1Laureano G31M652Camilo26M703Homar28M754Fabio Castro25M705Mary23F606ngela Alvares29F707Leidy Garca27F608Vivian Herrera25F56Elementos para el desarrollo de la prctica de laboratorio 1 Sensor-CASSY 1 Software CASSY Lab 2 Unidad Prueba de la reaccin o Adaptador Prueba de reaccin S 1 pulsador 1 pedal PC con Windows 98/2000/XP/Vista

Preparacin del equipo

Figura 1. Posicionamiento para toma de muestra.

Registro de curva de los msculos del antebrazo (Flexor).Para el registro de la curva de los msculos ubicados en la parte medial del antebrazo (Flexor) se ubicaron los electrodos de acuerdo a la distribucin presentada en la preparacin del equipo y se configuraron los siguientes parmetros dentro del software de Cassy Lab 2:

Tabla 3.Configuracin de parmetros en Cassy Lab 2Para registro del flexor y el bcepsMIN=0-10MAX=6010SCALE=605DEC=12Adems para el desarrollo de la prctica se establecieron los siguientes parmetros de comportamiento del antebrazo a travs del tiempo: De 0 a 10 segundos: Mantener el antebrazo en reposo. De 10 a 20 segundos: Contraer la mano. De 20 a 30 segundos: Mantener el antebrazo en reposo por segunda vez. De 30 a 40 segundos: Tomar la mancuerna y mantener el antebrazo en reposo. De 40 a 50 segundos: Contraer la mano sosteniendo la mancuerna De 50 a 60 segundos: Mantener el antebrazo en reposo por tercera vez.Las grficas obtenidas durante las mediciones en cada uno de los participantes, ordenados de forma descendente por edad y gnero, se presentan a continuacin:Figura 2. Registro de curva del flexor tomada a Fabin Ramrez.

Figura 3. Registro de curva del flexor tomada a Johan Romero.

Figura 4.. Registro de curva del flexor tomada a David Caas.

Figura 5. Registro de curva del flexor tomada a Fabio Castro.Figura 6. Registro de curva del flexor tomada a Juan Salcedo.

Figura 7. Registro de curva del flexor tomada a ngela Alvares.

Figura 8.Registro de curva del flexor tomada a Leidy Garca.

Figura 9. Registro de curva del flexor tomada a Vivian Herrera.

En el Anexo 1, se puede ver la tabla con todas las mediciones en el tiempo de los potenciales elctricos del flexoren cada uno de los participantes. Registro de curva de los msculos de la parte medial superior del brazo (Bceps)Para el registro de la curva de los msculos ubicados en la parte medial del brazo (Bceps) se ubicaron los electrodos de acuerdo a una distribucin similar presentada en el registro de curva para el flexor, pero esta vez ubicndolos sobre la parte medial de brazo superior y se configuraron los mismos parmetros usados en el registro anterior, dentro del software de Cassy Lab 2.Adems para el desarrollo de la prctica se establecieron los siguientes parmetros de comportamiento del brazo a travs del tiempo: De 0 a 20 segundos: Mantener el brazo extendido con un ngulo de 180 respecto al codo. De 20 a 40 segundos: Subir el brazo hasta un ngulo de 90 respecto al codo. De 40 a 60 segundos: Subir el brazo hasta un ngulo de 45 respecto al codo.Las grficas obtenidas durante las mediciones en cada uno de los participantes, ordenados de forma descendente por edad y gnero, se presentan a continuacin:

Figura 10. Registro de curva del bceps tomada a Fabin Romero.

Figura 11. Registro de curva del bceps tomada a Johan Romero.Figura 12. Registro de curva del bceps tomada a David Caas.

Figura 13. Registro de curva del bceps tomada a Fabio Castro.

Figura 14. Registro de curva del bceps tomada a Juan Salcedo.

Figura 15. Registro de curva del bceps tomada a ngela Alvares.Figura 16. Registro de curva del bceps tomada a Leidy Garca.

Figura 17. Registro de curva del bceps tomada a Vivian Herrera.En el Anexo 2, se puede ver la tabla con todas las mediciones en el tiempo de los potenciales elctricos del bceps en cada uno de los participantes.

1. Anlisis de resultadosLuego de obtener los registros de curva de cada uno de los participantes, se compararon las grficas resultantes segn gnero y edad.En la Tabla 4 se muestra la comparacin de los potenciales de accin tomados en los hombres para el msculo flexor y en la Tabla 5 se muestra la comparacin para las mujeres, donde se puede deducir que efectivamente existe una relacin en el comportamiento del registro de la curva segn el gnero. Adems, teniendo en cuenta los datos fsicos de cada uno de los participantes, se puede evidenciar que la edad no es un factor determinante para el rango de 23 a 31 aos, pero si se destaca la similitud de comportamiento de la curva, para participantes con la misma masa muscular en el caso de los hombres, pero no se puede afirmar lo mismo en el caso de las mujeres, por falta de casos similares.En relacin a los cambios de comportamiento del antebrazo propuestos para el desarrollo de la prueba, se puede observar tanto en la grfica de hombres como en la de mujeres, los periodos en que el brazo se encuentra en reposo ya que no se presenta mayor actividad elctrica, registrada en bajos niveles de voltaje que tienden a cero, y as mismo, se evidencia los periodos en que se contrae el msculo, pues se presentan diferencias de potencial significativas, especialmente para el caso donde se realiza la contraccin sosteniendo la mancuerna. Hay que destacar la gran diferencia entre los registros de curva segn el gnero del participante, pues en los hombres se alcanzan diferencias de potencial bastante grandes en los puntos de contraccin, mientras que en las mujeres a pesar de haber subidas en el potencial, no resultan tan significativas ni variables entre las mismas participantes.En la Tabla 6 se muestra la comparacin de los potenciales de accin tomados en los hombres para el msculo bceps y en la Tabla 7 se muestra la comparacin para las mujeres, donde se puede deducir que tambin para este caso existe una relacin en el comportamiento del registro de la curva segn el gnero. Nuevamente se presenta que en los hombres se alcanzan diferencias de potencial bastante grandes en los instantes donde se realiza el cambio del ngulo del brazo respecto al codo, mientras que en las mujeres a pesar de haber subidas en el potencial respecto a los instantes de reposo, no resultan tan significativas ni variables incluso entre las mismas participantes.Igual que en el caso de la prueba para el flexor, al tener en cuenta los datos fsicos de cada uno de los participantes, se puede evidenciar que la edad no es un factor determinante para el rango de 23 a 31 aos, pero si se destaca la similitud de comportamiento de la curva, para participantes con la misma masa muscular en el caso de los hombres, aunque no se puede afirmar lo mismo en el caso de las mujeres, por falta de casos con masas similares.Respecto a los cambios de comportamiento del brazo segn el ngulo de extensin con punto de referencia en el codo propuestos para el desarrollo de la prueba, se puede evidenciar tanto en la grfica de hombres y mujeres, que se presenta un cambio de potencial en el instante mismo en que se realiza el movimiento, pero tan pronto se alcanza el Angulo deseado y se detiene el brazo, el registro de la curva vuelve a ser el mismo del brazo en reposo.

1. ConclusionesA partir de la prctica de laboratorio realizada, se puede concluir sobre los registros de curvas de potenciales elctricos en electromiografa lo siguiente:Se presentan diferencias de potencial en el tejido muscular cuando se produce un estmulo que genera una contraccin para realizar el movimiento, bien sea sujetar algo o elevar el brazo, pero tan pronto se detiene el movimiento se estabiliza el registro de la curva y vuelve a los niveles de potencial de reposo. Existen diferencias significativas en los registros de curvas segn el gnero del participante, alcanzando niveles de potencial mayores para los hombres y niveles no tan distantes a los del msculo en reposo para las mujeres.La edad para un rango de 23 a 31 aos en los participantes no fue un factor decisivo en los resultados obtenidos tanto para la prueba del flexor como en la del bceps.La masa corporal en el caso de los hombres si constituyo un factor de anlisis de las pruebas, ya que se presentaron comportamientos similares en los participantes con masas corporales iguales y tambin se evidencio que a mayor masa muscular, menor es el nivel de los potenciales de accin. En el caso de las mujeres no fue posible determinar la relacin de la masa con el comportamiento de los potenciales de accin por falta de participantes con masa similar.El ruido producido por la interferencia electromagntica de los equipos cercanos, el estado de relajacin del paciente y errores en la ubicacin de los electrodos, alteran significativamente el resultado de los registros de la curva y por tanto se requiere tener todas estas variables lo ms posible controladas, para obtener grficas lo ms cercanas a la realidad y que permitan realizar diagnsticos efectivos del tejido nervioso y muscular del paciente en cuestin.1. Referencias[1] http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93rgano_sensorial[2]http://eca-ensenanzamedia-biologia.blogspot.com/2008/09/velocidad-de-conduccin-de-los-impulsos.html[3]Marcombo. Introduccin a la Bioingeniera. Enero de1988.324 pginas. . Consultado el 13 de Marzo de 2015. Disponible en: https://books.google.com.co/books?id=aqcaSGADoo4C&lpg=PP1&pg=PP1#v=onepage&q&f=false[4] Hund, Dr Michael. Ejemplos de ensayos. Manual de Ayuda. Cassy Lab2. Versin 2.18.5464.LD DIDACTIC GmbH. 2014.